[發明專利]用于監測導電體溫度的系統和方法

在審

• 申請號: 201380079425.X
• 申請日: 2013-09-11
• 公開（公告）號: CN105531572A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發明（設計）人: 問治國;黃爭;袁斯華;喻學韜;張鳴
• 申請（專利權）人: 3M創新有限公司
• 主分類號: G01K7/04
• 分類號: G01K7/04
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周晨

技術領域

本發明整體涉及用于監測導電體溫度的系統和方法，并且具體地，涉及 用于監測被包圍在至少(半)導電層中的導電體，例如高壓配電系統中的電 力線纜的導電體的溫度的系統和方法。

背景技術

高壓配電系統在現代社會中扮演了重要的角色。對于此類高壓配電系統 的“健康”來說，安全和保障始終是重要的因素。因此，應存在能夠監測高 壓配電系統的“健康”的技術。

在高壓配電系統中，電纜的導體的溫度將隨著由線纜攜載的電流的增加 而增加。因此，在此類系統中，可通過例如在可為弱點的線纜接頭或結點處， 監測在線導電體的溫度來評估此類系統的“健康”。通常，流過線纜接頭或 結點的正常電流可產生至高約90攝氏度的溫度。如果線纜接頭或結點的溫 度增加超過那個溫度，那么可能指示該配電系統中發生某種錯誤。另一方面， 知道現有配電系統是否處于最大載流容量、知道是否能夠使用現有系統可靠 地分配額外的電力或者知道是否需要額外的基礎結構支出也是有用的。

高壓配電系統中的在線電力線纜以及線纜接頭和結點通常被多個絕緣 和(半)導電層絕緣和保護，并且常常被埋在地下或者被架在高空。因此， 例如直接在線纜接頭或結點處，監測在線導電體的溫度并不容易。

如本說明書中所用：

“(半)導電的”指根據特定構造，該層可為半導電的或導電的。

兩個制品之間的“熱接觸”指制品可以熱量方式彼此交換能量。

兩個制品之間的“直接接觸”指物理接觸。

圖1示出一種類型的標準高壓線纜拼接組件30，其中電纜10的兩個節 段為拼接的。如圖1所示，電纜10包括導電體31、絕緣層33和(半)導電 層35。連接器12同心地圍繞拼接的導電體31。第一(半)導電(或電極) 層13(例如為金屬層)同心地圍繞拼接的導電體31和連接器12，從而圍繞 連接器12和導電體31形成屏蔽法拉第籠。絕緣層11(包含幾何形的應力控 制元件16)圍繞第一(半)導電層13。上述構造被設置在用作屏蔽和接地 層的第二(半)導電層14(在這種情況下為金屬外殼)的內部。樹脂17通 過端口18中的一個被傾注到金屬外殼14中，以填充圍繞絕緣層11的區域。 并且，可收縮的套管層15充當最外層。

因此，存在開發解決方案以例如在高壓配電系統中，監測被包圍在至少 (半)導電層中的導電體的溫度的需求。

發明內容

根據本公開的一個方面，公開了一種用于監測被包圍在至少第一(半) 導電層中的導電體的溫度的系統。該系統包括溫度傳感器單元和收發器單 元。溫度傳感器單元被定位于第一(半)導電層的內部，并且包括微控制器、 溫度傳感器、能量獲取子單元和無線發射器。溫度傳感器被適配為檢測表示 導電體的溫度的第一信號并且將該第一信號供應至微控制器。收發器單元被 定位于該第一(半)導電層的外部并且包括能量發射器和無線接收器。能量 獲取子單元被適配為從能量發射器獲取電磁功率并且將電力提供至微控制 器。無線發射器被適配為在微控制器的控制下與無線接收器接合，以便將由 第一信號轉換的第二信號傳輸至無線接收器。能量獲取子單元和無線發射器 被設計為具有不同的工作頻率。

根據本公開的另一個方面，公開了一種監測被包圍在至少第一(半)導 電層中的導電體的溫度的方法，并且該方法包括以下步驟：

由在第一工作頻率下工作的能量獲取子單元獲取電力并將電力提供至 第一微控制器，所述第一微控制器和能量獲取子單元位于第一(半)導電層 的內部；

由位于第一(半)導電層的內部的溫度傳感器單元檢測表示導電體的溫 度的第一信號；

由第一微控制器將第一信號轉換成適于經由無線方式傳輸的第二信號；

由無線發射器將第二信號傳輸至位于第一(半)導電層的外部的無線接 收器，無線發射器位于第一(半)導電層的內部并且在不同于第一工作頻率 的第二工作頻率下工作。

在一些實施例中，無線發射器的工作頻率與能量獲取子單元的工作頻率 的比率大于100。例如，能量獲取子單元被設計為具有數十KHz至數百KHz 的范圍內的工作頻率。無線發射器被設計為具有數十MHz至數千MHz的范 圍內的工作頻率。